Kokain o'zini o'zi boshqarishidan olingan etti kunlik majburiy me'yordan so'ng prefrontal korteksda Synapse zichligi va dendritik murakkabligi kamayadi (2014

PLoS One. 2014 iyul 29; 9 (7): e102524. doi: 10.1371 / journal.pone.0102524. eCollection 2014.

Rayan K.Bachtell, muharriri

mavhum

Ham giyohvand moddalarga qaram bo'lgan va giyohvandlik modelidagi surunkali giyoh ta'sirini kamaytirish prefrontal kortikal samaradorlikni pasaytiradi va bu keyinchalik mukofotni qayta ishlashni va yuqori darajali ijro funktsiyasini buzadi. Xulq-atvorning bu zaiflashtirilgan ta'sirining aniq ta'siri relapsega qarshi zaiflikni kuchaytiradi. Ilgari biz medial prefrontal korteksdagi (PFC) miya orqali hosil qilingan neyrotrofik omil (BDNF) ifodasi kokainning samaradorligini kuchaytiruvchi neuroadaptiv mexanizm ekanligini ko'rsatdik. BDNFning neyronal tirik qolishi va sinaptik plastisktani ta'sir qilgani ma'lum bo'lganligi sababli, biz kokainning o'z-o'zini boshqarishidan voz kechishining PFKdagi sinontsel morfologik va sinaptik zichlikdagi o'zgarishlarga olib keladigan farazini sinab ko'rdik. Yangi texnika, array tomografiyasi va Gollarning bo'yalishi, Sichqoncha PFKdagi morfologik o'zgarishlar 14 kunlik kokainning o'z-o'zini boshqarish va 7 kunlik majburiy abstinensiyadan so'ng tahlil qilindi. Bizning natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, dendritik dallalanma va total sinaptik zichlik issiqlik PFKda sezilarli darajada kamayadi. Buning aksincha, PFC qavatining V piramidal neyronlarida ingichka dendritik o'murtarlarning zichligi sezilarli darajada oshadi. Ushbu topilmalar kokainga qaram bo'lgan shaxslarda PFKning kuzatilayotgan gipo-faolligiga hissa qo'shishi mumkin bo'lgan kokainni to'xtatishda dinamik tarkibiy o'zgarishlar ro'y berishini ko'rsatadi.

kirish

Mukofot tizimidagi tarkibiy plastisiyadagi o'zgarishlar kokainning giyohvand moddalarni iste'mol qilish xatti-harakatlarini saqlab qolish uchun kuchli qobiliyatiga yordam beradigan asosiy mexanizmlar bo'lishi tavsiya etiladi (ko'rib chiqilgan [1]). Ilgari olib borilgan tadqiqotlar yadro gilamlarda (NAc) dendritik tortishish va o'murtqa zichligi oshganligini ko'rsatdi. [2]-[4], ventral tegmental hudud [5], prefrontal korteks (PFC) [6] giyohvandlikka uchraganidan keyin. Ko'pgina tadqiqotlarda NAc ning noto'g'ri faoliyati bilan bog'liq tarkibiy o'zgarishlar yuzaga kelgan bo'lsa-da, KHKdagi o'zgarishlarni sezilarli darajada kam tadqiq qildilar. Bir nechta dalil dalillari, inson odatdagidek surunkali giyoh ta'siridan keyin PFKning disfunktsiyasini ko'rsatmoqda [7], [8] va giyohvandlikning gurkiradigan modellarida [9], [10]. Shuning uchun, PFKda yuz beradigan tarkibiy o'zgarishlarni tavsiflash, giyohvandlikka asoslangan molekulyar hodisalarni tushunishga tegishli.

PFK impuls nazorati va qarorlarni qabul qilishni tartibga soladi va shu bilan shaxsning xatti-harakatlarini, xususan, giyohvandlikka bog'liqligini boshqarish qobiliyatida muhim rol o'ynaydi. [8], [11]. Misol uchun, giyohga qaram bo'lgan shaxslarda prefrontal korteks aktivatsiyasining kamayishi dorilarni olib tashlash bilan bog'liq va yuqori darajadagi ijro javoblari buzilgan [7], [8], bu relapse zaifligini kuchaytirishi mumkin. Kemiruvchilarda PFKdagi neyronal faollik kokain iste'mol qilish bilan bog'liq [9], [10], majburiy giyohvand moddalarni qidirish harakati [12], Chiqishdan keyin kokainni qayta tiklash [13]-[15]. Bundan tashqari, surunkali giyoh qo'llanilganda PFKda membrana bistelligi o'chiriladi [16]. Nihoyat, giyohvand moddalar bilan bog'liq metabolik faollik KFKda kokainga o'z-o'zidan ketishdan olib tashlanganda qiyinchiliklarni inyeksiya qilish orqali buyuriladi [9], [17]. Shu bilan birga, ushbu tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, surunkali giyoh PFKda chuqur funktsional o'zgarishlarni keltirib chiqaradi, bu esa inhibitor sinapslarning sonini oshirish va / yoki PFCdagi eksitatori sinapslarda kamayish bo'lishi mumkin. Ammo surunkali giyohvand moddalarni iste'mol qilishdan keyingi PFKda yuzaga keladigan morfologik o'zgarishlar aniqlanmagan.

Ushbu tadqiqotda biz giyohdan abstinensiyaning PFK tarkibiy o'zgarishlariga olib kelishini tekshirishga intildik. Morfologik o'zgarishlarni an'anaviy usulda, Golgi lektsiyasi, shuningdek, yangi texnika, array tomografiyasi yordamida o'rganishdi. Array tomografiyasi - ultratovushli to'qimalarni ajratishni immunofloresans va uch o'lchovli tasvirni rekonstruktsiya qilish bilan birlashtiradigan noyob usul bo'lib, umumiy va pastki turdagi o'ziga xos sinaps sig'imining aniq miqdorini aniqlash imkonini beradi. [18], [19]. Ushbu metodlarni qo'llash natijasida natijalar kokainga to'siq qo'yishga javoban Sichqon PFKda sezilarli plastiklik ko'rsatdi.

Materiallar va usullari

Hayvonlar va uy-joy

250-300 g og'irlikdagi Sprague-Dawley erkak kalamushlari (Rattus norvegicus) Taconic Laboratories (Germantown, NY) dan olingan. Hayvonlar alohida-alohida uy qafasida oziq-ovqat va suv bilan ta'minlangan ad libitum bilan ta'minlangan. Eksperimental protokollarning barchasi AQSh Milliy Sog'liqni Saqlash Institutlari tomonidan berilgan ko'rsatmalarga mos edi va Pensilvaniya Universitetidagi Perelman Tibbiyot maktabi va Pensilvaniya Universitetining Hayvonlarni parvarish qilish va ulardan foydalanish bo'yicha institutsional qo'mitasi tomonidan tasdiqlandi.

jarrohlik

Jarrohlik qilishdan avval, kalamushlar 80 mg / kg ketamin va 12 mg / kg xylazine (ip Sigma-Aldrich, Sent-Luis, MO) bilan behushlik bilan behushlik ko'rsatildi. O'ng tomondagi tomirga ichki sintetik kateter (ichki diametri 0.33 mm, tashqi diametri 0.64 mm) kiritilgan va joyida tikilgan. Kateter keyinchalik teri ostidan elka pichog'idan o'tib, skapula ustida to'g'ridan-to'g'ri terining ostiga o'rnatilgan sirtqa qoplama platosiga (CamCath, Kembrij, Buyuk Britaniya) yo'naltirildi. Katheterlar kuniga 0.3 ml antibiotik Timentin (ticarcillin disodium / potassium klavulanate, 0.93 mg / ml, Genri Schein, Melville, NY) bilan tozalanadi va heparinli sho'r suv bilan eritiladi (10 U / ml). Katetterlar foydalanilmaganda plastik obturator bilan yopilgan.

Kokain o'zini o'zi boshqarish

Qo'ziqorinning o'z-o'zini boshqarishidan oldin sichqonlarga 7 kun jarrohlikdan qutilish uchun ruxsat berildi. Sichqoncha tasodifiy ikkita guruhdan biriga tayinlangan edi: giyoh o'z-o'zini boshqaradigan hayvonlarni va sho'rlangan sho'rlarni nazorat qiladi. Qo'qon kokain infuziyalariga javob berishga o'rgatilgan har bir kalamush, juftlashgan koka-eksperimental sichqon tomonidan o'zini o'zi boshqaradigan bir xil miqdordagi va temporal infüzyon modelini olgan bo'g'iq bir mavzu bilan bog'langan. Sho'r-tekis kalamushlarni siqib chiqarib olish rejalashtirilmagan oqibatlarga olib kelmadi.

Dastlab, kokain-eksperimental sichqonlar modul operativ xonalarga joylashtirildi (Med Associates, St Albans, VT) va intravenöz kokain infuziyalari uchun (0.25 mg kokain / 59 mkm salin, 5-lar bo'yicha infuziya) 1 (FR1) nisbati mustahkamlash jadvali. Bir marta kokain-eksperimental sichqonchani FR20 dasturi bo'yicha bitta operatsion sessiyada kamida 1 kokain infuzioniga erishgandan so'ng, javobni kuchaytirish dasturi FR5 dasturiga o'tkazildi. Har ikkala qat'iy belgilangan jadvalga javob berish uchun maksimal kokainli infüzyon soni kunlik 30-o'zi o'zini o'zi boshqarish sessiyasi bilan chegaralangan va har bir kokain infuzionidan so'ng 20-ning sintez muddati kuzatildi, bu vaqt davomida faol tormozning javoblari jadvalga kiritildi, ammo rejalangan natijalar bo'lmagan . 2 kunlik kunlik 7 soatlik operatsion sessiyalar (14 kun / hafta) o'tkazildi. FR1 va FR5 o'quv mashg'ulotlarida ham rejali natijalar bo'lmagan faol bo'lmagan qo'lda berilgan javoblar ham qayd etilgan.

14dan keyinth kundalik operatsion majlislar, kokain-eksperimental va sholg'u-qo'zg'olonni tekshirish sichqonlari o'zlarining uy qafasiga qaytgach, ular 7 kunlik majburiy dori-darmonlardan voz kechishgan. 7 dath kokainni to'xtatish kuni, miyalar olib tashlandi va PFC buz ustida diseke qilindi. Qo'qonni yo'qotishning etti kunlik muddati PFC BDNF ekspressionidagi kokain bilan bog'liq bo'lgan o'zgarishlarni tekshirish bo'yicha ilgari chop etilgan ishimizga bevosita taqqoslash uchun tanlangan [20].

Perfüzyon

Sichqoncha anestezik qilindi (100 mg / kg, ip natriy pentobarbital) va 4 M PB, pH 0.1 (PFA) ichida muz xafturli 7.4% paraformaldehid bilan perfuz qilindi. Har bir miyaning bir yarim sharli gorgi bo'yoq va boshqa yarmlardagi array tomografiya uchun ishlatilgan. Array yarim sharlari 4% XFAda 2.5% sukroz bilan 2% PFA bilan o'rnatildi va Gollar yarim sharlari 48% PFAda 4 soat uchun o'rnatildi.

Array tomografiyasi

Array tomografiya tajribalari ilgari ta'riflanganidek amalga oshirildi [19], [21]. Qisqacha aytganda, PFA qattiq to'qimalarining qatron va ko'krak (70 nm) bo'limlari mPFC darajasida kesilgan va lenta sifatida to'plangan. Trisdagi 50 mM glitsinasida namlantirildi va Tris tamponida (0.05% Tween / 0.1% sutli sarum albomini) (50 mM Tris / 150 mM NaCl, pH 7.6) blokirovkalashda bloklandi.Lentonlar asosiy antijismlar, GAD65 Chemicon), PSD95 (Cell Signaling) yoki synaptophysin (Abcam), 4 ° C da kecha davomida eritmani blokirovkalashda Tribunalar Tris tampon bilan yuvilgan va 1 da ikkinchi darajadagi antikorlar bilan bo'yalgan[nisbat]50 blokirovkalash solig'ida (echki sichqonchaning qarshi-uni 488 va echki piyodalarga qarshi quyoni cy3 yoki eshak piyodalarga qarshi quyon cy5). Har bir bo'limda bir xil saytlarni topishga yordam berish uchun, DABI bilan konteynerlar chizilgan. Tile-skaner rasmlarni Zeiss AxioImager Z2 epifloresans mikroskop yordamida to'plangan. 20-30 qatoridagi har bir tasmada bir xil saytdan olingan tasvirlar 63x da array tomografiyasiga ixtisoslashtirilgan avtomatlashtirilgan dasturlar bilan olingan.

Array tomografiya tahlili

Har bir ipdan olingan ketma-ket tasvir ketma-ketlikda ochilib, suyakka aylantirildi va MultiStackReg va StackReg plaginlari bilan hizalanadi (Stenford universitetida B. Bussening mulohazasi va [21], [22]. O'simlik qutilari (19.5 μxX19.5 μm) miqdori uchun neyropilda qiziqish hududlarini (ROI) tanlash uchun ishlatilgan. Tanlovlar neyronal hujayra jismlarini yoki boshqa qarshilik xususiyatlarini istisno qilish kerak edi. Avtomatlashtirilgan tasvirni tahlil qilish uchun synaptophysin, glutamik kislota dekarboksilaz-65 (GAD65) va PSD95 uchun qiziqish ekinlari (yoki ROI) mos ravishda ImageJ ning avtomatlashtirilgan algoritmlari bilan avtomatik ravishda to'xtatildi. O'simliklar kodlangan va tahlil qilish uchun ko'r bo'lgan. Avvalgi ta'riflanganidek, musbat sinaps sifatida aniqlangan punktlarning sonini aniqlash uchun avtomatlashtirilgan, chegara asoslangan aniqlash dasturi ishlatilgan [23]. Presinaptik terminali, eksitatori postsinaptik terminali va GAD-musbat (inhibitory) sinapslarning nisbati PFC dan olingan ikki xil to'qimalar bloklaridan olingan hayvonlarning o'rtacha hisobidan 75 namunaviy uchastkalaridan hisoblandi=5 bilan ishlov berilgan hayvonlarga 5 namunali joylaridan 29,154 postsynaptic punkt va 53,565 presynaptic punktlari uchun 818 xomiladorlik bilan davolash qilingan hayvonlarga 5 namunasi olish joylaridan 29,662 postsinaptik va 17,034 presynaptic punktalar uchun jami 588 kokain bilan davolash qilingan. Sinoptsiya zichligi va hayvonlarning inhibitoryan sinapslari uchun o'rtacha qiymatlar aniqlandi va hayvon vositachilaridan foydalanib, t-testlari guruh usullari orasidagi farqni tekshirish uchun ishlatildi.

Rapid-Golgi usuli

Goggi bo'yashning yagona bo'limi oldin tasvirlangan tarzda bajarilgan [24], [25]. Qisqacha aytganda, har bir hayvonning bir yarim sharosidan mPFC 100 mikron koronal kesimlarga kesilgan va 1% osmiyum tetraoksidda keyinchalik saqlanib, undan keyin 0.1 M PB, pH 7.4da uchta yuviladi. Bo'limlar kecha davomida 3.5% kaliyli dichromatda inkübe qilindi, qisqa vaqt ichida yıkandı va sandviç usuli bilan 1.5% kumush nitrat bilan süzüldü [25]. Bo'limlar 20% sukrozli jelatin bilan qoplangan slaydlarga o'rnatildi va bir qator spirtli kontsentratsiyalar orqali quritildi, keyin ksilenda dezin bilan to'ldirildi va qoplamani qisib qo'ydi.

Golgi tahlil

Golgi slaydlari kodlangan va ko'r-ko'rona tahlil qilingan va ularning hammasi bir xil eksperimenter tomonidan tahlil qilingan. Nöronal tasvirlar va izlar va dendritik spinalarning vakillik suratlari 51 × 20 NA maqsadiga ega bo'lgan integratsiyalangan motorli sahna (Prior Scientific, Rockland, MA) bilan vertikal BX0.7 Olympus mikroskopi yordamida to'plangan. Dendritik dallanma tahlili uchun 7 neyronlari hayvonlarni tahlil qilish uchun tanlangan. Neurite uzunligi va karmaşıklığını navrolarda NeuronJ va Advanced Sholl Analysis foydalanib, o'lchagan edik. 5-250 μm (bazal va apikal dendritlarni o'z ichiga olgan) orasidagi radiusdagi kontsentratsiyali doiralar ichidagi kesishishlar soni (tarmoq nuqtalari) guruhlar orasidagi taqqoslangan. Orqa miya zichligi tahlillari uchun 4x yog 'moylash maqsadli Zeiss AxioImager Z5 epifloresans mikroskopidan foydalanib, 20-5 uchinchi darajali bazal dendritlardan kamida 7 ìm uzunlikdagi 2-63 segmentlari hayvonga XNUMX-XNUMX neyronlardan tahlil qilindi. Orqa miya morfologiyasi ilgari ta'riflanganidek tasniflangan [26]. Guruhlar o'rtasida har bir dendritik segment va orqa miya morfologiyasi (yupqa, o'stiradigan, qo'ziqorin, chashka shaklida) uchun lineer orqa miya zichligi aniqlandi. Golgi va array tomografiya ma'lumotlarini tahlil qilish uchun Milliy Sog'liqni Saqlash Institutlari (ImageJ) ochiq kodli dasturiy ta'minot ishlatilgan.

natijalar

Kokaindan voz kechish total sinaps zichligini pasaytiradi

Koksin o'z-o'zidan tatbiq etishdan qochishga javoban PFKda yuzaga keladigan o'ziga xos morfologik o'zgarishlarni aniqlash uchun ham eksitatori va inhibitiv sinapslarda o'zgarishlarni o'lchash uchun massiv tomografiya ishlatilgan. Array tomografiyasi an'anaviy konfokal mikroskopik usullar bilan to'g'ri aniqlash yoki lokalizatsiya qilish uchun juda kichik bo'lgan tuzilmalarda total, inhibitory va uyg'otuvchi sinapslarning aniq miqdorini aniqlash imkonini beradigan yuqori samarali usuli hisoblanadi. [19]. Har ikkala ogohlantiruvchi va ogohlantiruvchi sinapslar preparatni mukofotlash tizimining asosiy qismlari hisoblanadi [13], [27], [28] kokaindan saqlanish paytida PFKdagi morfologik o'zgarishlarni baholash uchun ushbu yangi metodologiyadan foydalanganmiz. 5 shoxli va 5 kokain tajribali kalamushlarning bir miya yarim sharosidan olingan 70 mb PFC bo'limlari PSD95, postsinaptik ogohlantiruvchi belgilar, synaptophysin, presinaptik marker va GAD65 ning antibiotiklar bilan ingibitor neyronlar va sinapslar deb atalgan. Kortikal qatlamda V (zichligi) va zanjirlar sinapsining ulushi aniqlandiShakl 1A va 1B). Natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, kokaindan voz kechish vaqtida sinaptofizin zichligiShakl 1C), barcha presinaptik terminali [t (7)=2, p <0.05]. Qo'zg'atuvchi sinaps zichligida sezilarli pasayish kuzatilmagan [t (8)=0.48, p=0.32], PSD95 punkti (Shakl 1D). Qizig'i shundaki, GAD65-ijobiy inhibitor sinapslarning [T (8)=-1.39, p=0.9] (Shakl 2E).

Shakl 1 

Array tomografiyasi 7 kunidan keyin kokaindan chiqarib olingan PFKdagi sinaps zichligi o'zgarishini ko'rsatadi.
Shakl 2 

Goggi tahlilining yagona bo'limi 7 kundan keyin kokaindan saqlanib qolishdan keyin PFKda dendritik dallanma va orqa miya hosil bo'lishida o'zgarishlarni ko'rsatadi.

Kokaindan saqlanib qolmaslik PFKda o'murtqa zichligini vaqtincha oshirib borishda dendritik dallanishni pasaytiradi

Golgi usuli, sinaps zonasida kuzatilgan ultrastrukturaviy o'zgarishlarni tasdiqlash uchun neyronal dallanma va dendritik orqa zichlikdagi o'zgarishlar o'rganildiShakl 1). PFC tarkibidagi neyronlarning bir to'plamida bir xil hayvonlarning arif tomografiyasida ishlatilgan bir xil hayvonlarning boshqa yarim sharlaridan birida tezkor Golgi emprenajini o'tkazdik. Dendritik dallanma, dendritik orqa miya va umurtqa morfologiyasi baholandi. PFC-dan yo'talli-sho'rlangan nazorat va kokain ta'sir ko'rsatadigan ratga oid ikki vakillik piramidal neyron Shakl 2A. Sholl uchastkasi 5-250 μm oralig'ida radiusdagi kontsentratsiyali doiralar ichidagi kesishmalar sonini (tarmoq nuqtalarini) o'lchadi. Bizning natijalarimiz shuni ko'rsatadiki 7 kunida kokainning o'z-o'zini boshqarishidan majburiy abstinensiya dendritik murakkablikning sezilarli kamayishiga olib keldi (Shakl 2B). Ikki tomonlama takroriy chora-tadbirlar ANOVA sholl uchastkasining ma'lumotlarini tahlil qilish davolanishning muhim ta'sirini aniqladi [F(1,738)=30.59, p <0.0001] va radiusi [F(245, 738)=289.6, p <0.0001] (Shakl 2B), dendritlarning yo'qolishini tasdiqlaydigan, seriallardagi sinapslarning yo'qolishigaShakl 1C). Ikkinchi va uchinchi darajali bazilar dendritlari tahlili shuni ko'rsatdiki 7 kunida kokainning yo'qolishi (t (6)=-3.12, p <0.05] (Shakl 2D). Keyinchalik esa, giyoh ta'siridan xalos bo'lish in'ikusti pastki turini ko'paytirdi, boshqa o'murtqa subtipalarga esa sezilarli ta'sir ko'rsatmadi (Shakl 2E), davolashning asosiy ta'sirlari bilan ikki tomonlama takroriy choralar ANOVA tomonidan aniqlangan [F.(1,30)=11.9, p=0.0017], umurtqali subtip [F.(4,30)=57.7, p <0.0001] va muhim davolash x umurtqa pog'onasi subtipining o'zaro ta'siri [F(1, 4, 30)=8.8, p <0.0001].

muhokama

Ushbu tadqiqotda 7 kunidan keyin kokainning o'z-o'zini idora qilishdan majburan to'xtatilishidan keyingi PFC qavatida V tizimli va sinaptik o'zgarishlarning aniq ko'rsatilganligini ko'rsatamiz. Ayniqsa, piramidal neyronlarning dendritik dallanishi va synaptophysin bilan etiketlenmiş umumiy presinaptik butonlardagi susayib zichligi bilan o'lchangan synapse zichligi umumiy yo'qotish bor. Presinaptik zichlikning yo'qolishiga qaramasdan, V qatlamining bazal dendritlari drenitik o'murtqa zichligi, ayniqsa, yupqa, plastmassa pog'onalari o'sishiga uchragan. PSD95 ning zichlikdagi sezilarli o'zgarishlarni aniqlay olmaganimizdek, presinaptik terminallarda pasayish, umurtqa pog'onasidagi zichlikning ko'payishi esa ko'p sinaptik butonlar sonining ko'payishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, PFKda inhibitoryan sinapslarning o'sishiga qarshi kurashni kuzatdik. Yupqa burmalar plastika bilan shug'ullanganligi uchun [29], bu pog'onalardagi o'sish dendritik novdalarini yo'qotgan bu sinirlangan neyronlarga sinaptik kirishni saqlab qolish uchun kompensatsiyali plastisitivani ifodalaydi.

Avvalgi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kokain NAc ichida dendritik arborizatsiyani va orqa zichligini oshiradi [2]-[4]. Yaqinda Dumitriu va boshq., 2012 [30] giyoh dinamik ravishda NAc yadrosi va qobig'idagi proksimal burmalarni o'zgartirganligini ko'rsatdi. Ayniqsa, qobiqda, kokaindan chiqarib yuborilishi ingichka bellarni oshirib, NAc qobig'idagi qo'ziqorin orqa miya zichligini kamaytiradi [30]. NAc tadqiqotlaridan farqli o'laroq, PFKda kokainning neyronal morfologiyaga ta'sirini o'rgangan bir nechta tadqiqotlar mavjud. [6], [31]. Bizning ma'lumotimiz, giyohning PFKda orqa miya zichligi oshishiga sabab bo'lganligini ko'rsatadigan so'nggi tadqiqotlar bilan mos keladi [31]. Ayniqsa, apikal dendritalarda 3 kundan so'ng chiqarib turadigan doimiy va barqaror turtki kattalashgan sichqonlar, giyohlarning konditsionerlik darajasini yuqoriroq darajaga va kokain bilan indikatsiyalangan giperaktivlikka [31]. Sichqoncha PFC qatlamida II-III neyronlarning avvalgi tadkikoti apikal va bazal dendritlar uchun taxminan 3 densit uchun taxminan XNUMX tejamkorlik qiymatlari, shuningdek, apikal va bazal dendritlarda, stress bilan o'zgarishi mumkin [32]. ~ 2 spinalaridagi / 10 mm dendritik segmentlardagi tekshiruv sichqonlarida bizning qiymatlarimiz past bo'lib, ular tahlil qilingan turli neyronal populyatsiyalar (V bazal dendritlar) yoki ko'rish texnikasi farqiga bog'liq bo'lishi mumkin. Ushbu ishda tezkor golgi binoni usuli ishlatilgan, shu bilan birga, Lucifer sariq rangli iontophoretik inyeksiyalari konfokal ko'rish bilan birga Radley va uning hamkasblari tomonidan ishlatilgan [32] Nöronal va dendritik morfologiyani tasavvur qilish. Bundan tashqari, bizning kashfiyotlarimiz shuningdek, kokainning o'z-o'zini boshqarishidan voz kechish davomiyligining muhimligini ta'kidlab, miyaning tarkibiy o'zgarishiga olib keladi. Oldindan e'lon qilingan bir hisobotda ayollar neytalaridagi kokaindan uzoq muddatli (24-25 kun) olib tashlanganidan keyin dendritik arborlashuvning oshishi kuzatildi [6]erkak sichqonlarda 7 kundan so'ng majburiy abstinensiyadan keyin kuzatilgan pasayishdan farqli ravishda. Ushbu metodologik farqlarga qaramasdan, ikkala sohada ham tarqalish ko'rsatkichlari ko'paygan, kokainni yo'qotish davrida katta miqyosdagi elektronni qayta tashkil etishni tasdiqlagan. Kelajakdagi tadqiqotlar, ushbu tarkibiy o'zgarishlar vaqtinchalik yoki uzoq muddatli bo'lishini aniqlash uchun ushbu hodisalar vaqtini aniqlaydi.

Bizning topilmalarimiz shuni ko'rsatadiki, kokainning o'z-o'zini boshqarishidan majburiy abstinensiya dinamik strukturaviy o'zgarishlarni keltirib chiqaradi va PFSda sinaptik qayta tashkil etiladi. Ushbu natijalar takrorlangan kokain ta'siridan kelib chiqqan PFKdagi hipoaktivlikni tushuntirishi mumkin [8], [33]. Bundan tashqari, bizning topilmalarimiz PFKni o'chirib tashlashni ko'rsatadigan avvalgi ishlarni qo'llab-quvvatlaydi [7], [8]va kokainni tortib olish jarayonida medial PFKda hujayra tashqari GABA ko'paygan [34]. Shunday qilib, surunkali giyoh ta'siridan keyin PFHning hipoaktivligini hisobga olgan mexanizmlar [8], [10] (1) GABAergik (KNUMX), glutamatergic (2) pasayishi va / yoki PFKga dopaminergik sinaptik usulda (3) kamayishi kiradi. Ushbu izlanish shuni ko'rsatadiki, kokaindan voz kechish sinaptofizin ijobiy sinaptik punktlarning sonini kamaytirish bilan umumiy sinaps sig'imini sezilarli darajada pasaytiradi. Ushbu ma'lumotlar PFKda post-synaptic javob berishning pasayishi, balki glyutamat yoki dopaminning kamayishi bilan bog'liq bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Haqiqatan ham, kokainning glutamaterjik ohangdagi pasayishiga sababchi ekanligini ko'rsatadigan tadqiqotlar mavjud [35], [36]. Shu bilan birga, Golgi usuli yordamida biz piramidal neyronlarning bazal dendritlari bo'yicha ingichka dendritik o'moqlar sonining ko'payishini kuzatdik, bu esa PFKda nevritlarni saqlab qolish uchun ekspeditsion usulda o'sishini nazarda tutadi. Bu qarama-qarshi bo'lgan ma'lumotlar avvalgi topilmalarimizda ko'rsatilganidek, ortib borayotgan BDNF tomonidan vositachilik qilgan kompensatsiyaga qarshi javob bilan kuzatiladigan katta dendritlarning yo'qolishi bilan bog'liq sinapslarning umumiy yo'qolishini aks ettirishi mumkin [20], qolgan nevritlarga dendritik pog'onalarning zichligini oshirish.

Bizning topilmalarimiz birgalikda kokainni yo'qotish davrida PFKda dinamik qayta tashkil etishni ko'rsatmoqda. Ayniqsa, 7 kunida kokainning o'z-o'zini idorasidan majburiy dori-darmonlardan voz kechishidan so'ng, sinaptik ulanish, dendritik dallanma yo'qotilishi va issiq PFC-da yupqa o'mqarlar sonining ko'payishi sezilarli darajada kamayadi. Ushbu natijalar surunkali kokain iste'mol qiluvchilarning PFKlarida kuzatilgan kuzatiladigan gipo-faollikning tizimli asoslarini ta'minlab berishi va giyoh giyohvandligi davrida sodir bo'lgan kognitiv nazoratni yo'qotishi mumkin.

rahmat

Yozuvchilar, Gavin Sangreyga ko'milgan kapsulalarni tayyorlash bilan yordam berganligi uchun minnatdorchilik bildiradi.

Moliyaviy hisobot

Ushbu ishni NIDA DA22339 va DA033641 (RCP & GSV) va DA18678 (RCP) grantlari qo'llab-quvvatladi. HDS shaxsiy K01 mukofoti (DA030445) tomonidan qo'llab-quvvatlandi. Mablag'larni o'rganish, ma'lumotlarni yig'ish va tahlil qilish, nashr etish to'g'risida qaror yoki qo'lyozmani tayyorlashda hech qanday rol o'ynamagan.

Manbalar

1. Dietz DM, Dietz KC, Nestler EJ, Russo SJ (2009) Psostostimulyator ta'sir qiladigan konstruktsion plastisiyalarning molekulyar mexanizmlari. Farmakopiskiriya 42 Suppl 1S69-78 [PMC bepul maqola] [PubMed]
2. Lee KW, Kim Y, Kim AM, Helmin K, Nairn AC va boshq. (2006) D1 va D2 dopaminda retseptorlari o'z ichiga olgan o'rta yadroli neyronlar ichidagi kokainga asoslangan dendritik orqa miya hosil bo'lishi. Proc Natl Acad Sci AQSh 103: 3399-3404 [PMC bepul maqola] [PubMed]
3. Norrholm SD, Bibb JA, Nestler EJ, Ouimet CC, Teylor JR va boshq. (2003) Nukleus akumbensidagi dendritik konlarni kokain tomonidan ishlab chiqarilgan proliferatsiyasi siklinga qaram bo'lgan kinaz-5 faolligiga bog'liq. Neuroscience 116: 19-22 [PubMed]
4. Robinson TE, Gorny G, Mitton E, Kolb B (2001) Kokainning o'z-o'zini boshqarishi yadrodagi akumbens va neokorteksdagi dendritlar va dendritik qirralarning morfologiyasini o'zgartiradi. Sinap 39: 257-266 [PubMed]
5. Sarti F, Borgland SL, Xaraziya VN, Bonci A (2007) O'tkir kokain ta'sirida orqa miya zichligi va ventral tegmental sohada uzoq muddatli potensiatsiyani o'zgartiradi. Eur J Neurosci 26: 749-756 [PubMed]
6. Robinson TE, Kolb B (1999) Amfetamin yoki kokain bilan takroriy davolanishdan so'ng yadrodagi akumbens va prefrontal korteksdagi dendritlar va dendritik o'moqlar morfologiyasidagi o'zgarishlar. Eur J Neurosci 11: 1598-1604 [PubMed]
7. Bolla K, Ernst M, Kiehl K, Mouratidis M, Eldreth D va boshq. (2004) Kokain ichkilikbozlik qiluvchilarning prefrontal kortikal disfunktsiyasi. J Neuropsychiatry Clin Neurosci 16: 456-464 [PMC bepul maqola] [PubMed]
8. Goldstein RZ, Volkow ND (2002) Giyohvandlik va uning asosiy neyrobiologik asoslari: frontal korteksning ishtirok etishi uchun neyroimaging dalillar. Am J Psychiatry 159: 1642-1652 [PMC bepul maqola] [PubMed]
9. Chen YI, Famous K, Xu X, Choi JK, Mandeville JB va boshq. (2011) Qo'qonning o'z-o'zini boshqarishi limbik va vosita devirlarida kokainga qarshi kurashga vaqtinchalik javob berishga olib keladi. Eur J Neurosci 34: 800-815 [PMC bepul maqola] [PubMed]
10. Sun W, Rebec GV (2006) Takrorlangan kokainning o'z-o'zini boshqarishi kalamushning prefrontal korteksida kokain bilan bog'liq ma'lumotlarni qayta ishlashni o'zgartiradi. J Neurosci 26: 8004-8008 [PubMed]
11. Volkow ND, Fowler JS (2000) Qo'shadi, majburlash va haydash kasalligi: orbitofrontal korteksning ishtiroki. Sereb Cortex 10: 318-325 [PubMed]
12. Jentsch JD, Taylor JR (1999) Narkotik moddalarni suiiste'mol qilishda frontostriatal disfunktsiyadan kelib chiqadigan impulsivlik: mukofot bilan bog'liq ogohlantirishlar orqali xatti-harakatni nazorat qilishning oqibatlari. Psixofarmakologiya (Berl) 146: 373-390 [PubMed]
13. McFarland K, Kalivas PW (2001) Kokainga bog'liq dori vositalarini qayta tiklash vositasi. J Neurosci 21: 8655-8663 [PubMed]
14. McFarland K, Lapish CC, Kalivas PW (2003) Nukleus akumbensining yadrosiga prefrontal glyutamatning tarqalishi giyohvand moddalarni qidirish harakatlarining kokainga bog'liqligini tiklashga yordam beradi. J Neurosci 23: 3531-3537 [PubMed]
15. Winstanley CA, Green TA, Theobald, ShU, Renthal Vt, LaPlant Q va boshq. (2009) Orbitofrontal korteksdagi DeltaFosB induktsiya kokainga olib keladigan kognitif disfunktsiyani susaytirishga qaramay, lokomotor sezuvchanlikni kuchaytiradi. Pharmacol Biochem Behav 93: 278-284 [PMC bepul maqola] [PubMed]
16. Trantham H, Szumlinski KK, McFarland K, Kalivas PW, Lavin A (2002) Takrorlangan kokain amaliyoti prefrontal kortikal neyronlarning elektrofizyologik xususiyatlarini o'zgartiradi. Neuroscience 113: 749-753 [PubMed]
17. Lu H, Chefer S, Kurup PK, Guillem K, Vaupel JB va boshq. (2012) fMRIning medial prefrontal korteksdagi javoblari kokainni taxmin qiladi, ammo sukrozani o'z-o'zini boshqarish tarixi. Neuroimage 62: 1857-1866 [PMC bepul maqola] [PubMed]
18. Micheva KD, Busse B, Weiler NC, O'Rourke N, Smith SJ (2010) Turli xil sinaps populyatsiyasining bitta sinapsli tahlili: proteomik ko'rish usullari va markerlari. Neyron 68: 639-653 [PMC bepul maqola] [PubMed]
19. Micheva KD, Smit SJ (2007) Array tomografiyasi: neyron davrlarining molekulyar me'morchiligi va ultrastrukturasini ko'rish uchun yangi vosita. Neuron 55: 25-36 [PMC bepul maqola] [PubMed]
20. Sadri Vakili G, Kumzaren V, Shmidt HD, Mashhur KR, Chawla P va boshq. (2010) Kokain bilan indikatsiyalangan kromatinni qayta tuzish, kokainning kuchaytiruvchi samaradorligini o'zgartiradigan rat medial prefrontal korteksdagi miya-hosil bo'lgan nörotrofik faktor transkripsiyasini oshiradi. J Neurosci 30: 11735-11744 [PMC bepul maqola] [PubMed]
21. Koffie RM, Meyer-Luxman M, Hashimoto T, Adams KW, Mielke ML va boshq. (2009) Oligomerik amiloid beta postsinaptik zichlik bilan birikib, qoraqalpoq sinapsining yo'qotilishi bilan bog'liq. Proc Natl Acad Sci AQSh 106: 4012-4017 [PMC bepul maqola] [PubMed]
22. Thevenaz P, Ruttimann UE, Unser M (1998) Shiddatlilik asosida pastki pikselli yozuvga ega piramida yondoshuv. IEEE Trans Image Process 7: 27-41 [PubMed]
23. Kopeikina KJ, Karlson GA, Pitstik R, Lyudvigson AE, Peters A va boshq. (2011) Tau birikmasi taopatiyaning sichqon modelida va odamning Altsgeymer kasalligi miyasida neyronlarda mitoxondriyal taqsimot etishmovchiligini keltirib chiqaradi. Am J Pathol 179: 2071-2082 [PMC bepul maqola] [PubMed]
24. Gabbott PL, Somogyi J (1984) "Yagona" bo'limi "Gollar" singdirish tartibi: metodologik tavsif. J Neurosci usullari 11: 221-230 [PubMed]
25. Izzo PN, Graybiel AM, Bolam JP (1987) Mushukning kaudat yadrosida P- va [Met] enkefalin immunoreaktiv neuronlar moddasining xarakteristikasi. Neuroscience 20: 577-587 [PubMed]
26. Spires TL, Grote HE, Garry S, Cordery PM, Van Dellen A va boshq. (2004) R6 / 1 Xantington kasalligi transgenik sichqonlarda dendritik o'murtqa patologiya va tajribaga bog'liq dendritik plastisitik etishmovchilik. Evropa nevrologiya jurnali 19: 2799-2807 [PubMed]
27. Kalivas PW, O'Brien C (2008) Giyohvandlik bosqichli neyroplastiklik patologiyasi sifatida. Nöropsikofarmakologiya 33: 166-180 [PubMed]
28. Dorsal prefrontal korteksdagi Ibotenik kislota lezyonlari giyohga nisbatan xulq-atvorni ifodalashni buzadi. Neuroscience 1998: 82-1103 [PubMed]
29. Bourne J, Xarris KM (2007) Nozik bellar eslab qoladigan qo'ziqorin bellarini o'rganadilarmi? Curr Opin Neurobiol 17: 381-386 [PubMed]
30. Dumitriu D, Laplant Q, Grossman YS, Dias S, Janssen WG va boshq. (2012) Yadroviy akumbenslarda dendritik uzaylarda kokainni boshqarishda subregional, dendritik bo'linma va umurtqa pog'onali o'ziga xoslik. J Neurosci 32: 6957-6966 [PMC bepul maqola] [PubMed]
31. Munoz-Cuevas FJ, Athtilam J, Piscopo D, Wilbrecht L (2013) Kokainning oldingi korteksdagi strukturali plastisitiyasi konditsioner joy afzalligi bilan bog'liq. Nat Neurosci 16: 1367-1369 [PMC bepul maqola] [PubMed]
32. Radley JJ, Rocher AB, Miller M, Janssen WG, Liston C va boshq. (2006) Qayta stress stomatologik prefrontal korteksdagi dendritik o'murt halokatini keltirib chiqaradi. Sereb Cortex 16 (3): 313-320 [PubMed]
33. Volkow ND, Mullani N, Gould KL, Adler S, Krajewski K (1988) surunkali giyoh foydalanuvchilarida miya qon oqimi: pozitron emissiya tomografiyasi bilan ish. Br J Psixiatriya 152: 641-648 [PubMed]
34. Jayaram R., Steketee JD (2005). Giyohvand moddalarni zararli ta'sirlanishini kuchaytiruvchi ta'sirlar. GABA transplantatsiyasi sichqonchani medial prefrontal korteks ichida. Eur J Neurosci 21: 2035-2039 [PubMed]
35. Madayag A, Lobner D, Kau KS, Mantsch JR, Abdulhameed O va boshq. (2007) N-asetilsisteinning takroriy qo'llanishi kokainning plastisitga bog'liq ta'sirini o'zgartiradi. J Neurosci 27: 13968-13976 [PMC bepul maqola] [PubMed]
36. Miguens M, Del Olmo N, Higuera-Matas A, Torres I, Garcia-Lecumberri C va boshq. (2008) Kokaindan o'z-o'zini boshqarish va yo'q bo'lish vaqtida yadrodagi akumbenslarda glutamat va aspartat darajasi: vaqtli mikrodializ tekshiruvi. Psixofarmakologiya (Berl) 196: 303-313 [PubMed]